CWM1模型在人工湿地水体修复及生活污水处理中的应用研究

【摘要】：本论文在CWM1模型描述人工湿地污染物生化反应过程的基础上，引入潜流人工湿地中介质对颗粒态物质的过滤吸附作用、表面流人工湿地对颗粒物的沉淀作用及植物吸收同化作用对各组分反应速率的影响，建立了人工湿地污染物去除模型，并采用所建模型对渭河西安城市段水体改善项目小试工程、高陵县通远镇镇域污水处理站表面流人工湿地及蓝田水陆湾度假村污水处理工程潜流人工湿地进行了污染物模拟分析，验证了所建模型的适用性。 本论文得出以下结论： （1）渭河西安城市段水体改善项目小试工程进水COD浓度范围为71～280mg/L，BOD5浓度范围为28～161mg/L，氨氮浓度范围为15～36mg/L；三级潜流出水COD浓度范围为16～47mg/L，BOD5浓度范围为2～4mg/L，氨氮浓度范围为2～8mg/L。整个潜流区COD去除率范围为77.1%～93.5%，BOD5去除率范围为92.7%～98.7%，氨氮去除率范围为66.7%～90%。 （2）渭河西安城市段水体改善项目小试工程二级表流出水COD浓度范围为36～75mg/L，BOD5浓度范围为5～12mg/L，氨氮浓度范围为6～15mg/L。整个表流区COD去除率范围为39.7%～85%，BOD5去除率范围为78.6%～94.9%，氨氮去除率范围为44.4%～66.7%。 （3）渭河西安城市段水体改善项目小试工程试验植物为芦苇、芭茅及香蒲，试验结果表明，芦苇及香蒲生长情况良好，而芭茅不适合作为此环境中的湿地植物。待湿地系统取消管理后，全部被本土植物所覆盖。 （4）CWM1模型主要描述了微生物的生物动力学过程，本文在CWM1模型理论的基础上，考虑潜流人工湿地中基质过滤吸附作用和植物吸收同化作用、表面流人工湿地中颗粒物的沉淀作用和植物对污染物去除率的影响，建立人工湿地污染物去除模型对三级潜流人工湿地及二级表面流人工湿地污染物去除效果进行模拟，可以取得比较可信的模拟结果。 （5）对高陵县通远镇镇域污水处理工程及蓝田水陆湾度假村污水处理工程，利用改进的CWM1模型进行动态模拟分析，模拟结果与实测值基本吻合，蓝田水陆湾度假村污水处理工程模拟结果好于高陵县通远镇镇域污水处理工程。 论文通过试验研究、模型研究及理论分析，得到了以下具有创新性的研究成果： （1）以渭河西安城市段水体改善项目小试工程为研究对象，按照CWM1模型水质参数的测定方法对氵皂河水质中各组分进行了界定。 （2）在CWM1模型理论的基础上，考虑潜流人工湿地中基质过滤吸附作用、表面流人工湿地中颗粒物的沉淀作用对污染物去除率的影响和植物吸收同化作用对各组分反应速率的影响等因素，建立了人工湿地污染物去除模型。 （3）采用改进的CWM1模型对渭河西安城市段水体改善项目小试工程及生活污水处理工程污染物去除效果进行模拟，并对模型进行参数律定，取得了与实测结果比较吻合的结果。 【关键词】：CWM1 人工湿地 水体修复 生活污水处理
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-14
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究目的及意义12-13
• 1.3 研究内容和方法13-14
• 第二章 人工湿地污水处理技术与发展概况14-54
• 2.1 人工湿地概述14-25
• 2.1.1 人工湿地的分类15-18
• 2.1.2 人工湿地进水方式18-19
• 2.1.3 人工湿地的组合运行19-20
• 2.1.4 湿地植物20-24
• 2.1.5 人工湿地的效益24-25
• 2.2 人工湿地技术具有的特点25-27
• 2.3 人工湿地技术的历史沿革及研究状况27-48
• 2.3.1 人工湿地处理效果研究28-29
• 2.3.2 人工湿地净化机理29-32
• 2.3.3 人工湿地数学模型32-45
• 2.3.4 人工湿地水力学特性45-48
• 2.4 人工湿地的运行管理48-51
• 2.4.1 人工湿地运行中经常出现的问题48-49
• 2.4.2 人工湿地的管理与维护措施49-51
• 2.5 人工湿地的影响因素51-52
• 2.6 目前人工湿地技术发展中存在的问题52-54
• 第三章 试验材料和方法54-65
• 3.1 试验目的54
• 3.2 试验地点54-55
• 3.3 试验方案55-60
• 3.3.1 设计规模55
• 3.3.2 设计进出水水质55-56
• 3.3.3 处理工艺56
• 3.3.4 填料选择56-57
• 3.3.5 植物选择57-59
• 3.3.6 布水与集水方式59
• 3.3.7 节能59-60
• 3.3.8 公用工程60
• 3.3.9 实施进度60
• 3.4 试验装置60-62
• 3.5 水质监测方法及试验仪器62-65
• 第四章 人工湿地在水体改善中的试验研究65-91
• 4.1 人工湿地去除效果65-84
• 4.1.1 一级潜流去除效果65-67
• 4.1.2 二级潜流去除效果67-70
• 4.1.3 三级潜流去除效果70-72
• 4.1.4 潜流区总去除效果72-76
• 4.1.5 一级表流区去除效果76-78
• 4.1.6 二级表流区去除效果78-81
• 4.1.7 表流区总去除效果81-84
• 4.2 植物生长情况84-90
• 4.2.1 一级潜流植物生长情况84
• 4.2.2 二级潜流植物生长情况84-85
• 4.2.3 三级潜流植物生长情况85-86
• 4.2.4 一级表流植物生长情况86-87
• 4.2.5 二级表流植物生长情况87
• 4.2.6 植物生长规律87-90
• 4.3 水力负荷对处理效果的影响90-91
• 第五章 CWM1 模型在人工湿地水体修复中的研究91-149
• 5.1 进出水水质分析91-98
• 5.1.1 进出水常规组分的测定91-93
• 5.1.2 进水有机组分的测定93-97
• 5.1.3 进水常规数据的转换97-98
• 5.2 数学模型的建立98-109
• 5.2.1 动态模型基本方程99-101
• 5.2.2 各组分的反应速率101-106
• 5.2.3 温度的影响106-108
• 5.2.4 吸附过滤及沉淀作用108-109
• 5.2.5 植物的影响109
• 5.3 模型模拟109-149
• 5.3.1 三级潜流人工湿地模拟分析109-130
• 5.3.2 二级表面流人工湿地模拟分析130-149
• 第六章 CWM1 模型在人工湿地生活污水处理中的应用研究149-183
• 6.1 高陵县通远镇镇域生活污水处理149-164
• 6.1.1 污水处理工程概况149-153
• 6.1.2 污染物去除效果153-155
• 6.1.3 人工湿地去除模型研究155-162
• 6.1.4 人工湿地的运行管理162-164
• 6.2 蓝田水陆湾度假村污水处理164-181
• 6.2.1 污水处理工程概况164-168
• 6.2.2 污染物去除效果168-169
• 6.2.3 人工湿地去除模型研究169-176
• 6.2.4 人工湿地堵塞问题研究176-181
• 6.3 小结181-183
• 第七章 结论及建议183-185
• 7.1 结论183-184
• 7.2 建议184-185
• 参考文献185-189
• 攻读学位期间取得的研究成果189-190
• 致谢190

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